數控機床是在機械制造技術(shù)和控制技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的,自上世紀50年代以來(lái),世界數控機床主要經(jīng)歷了數控nc(numerical control)和計算機數控cnc(computer numerical control)兩個(gè)階段六個(gè)年代。其過(guò)程大致如下:
1.數控nc階段主要經(jīng)歷了三代。
第1代數控系統,始于50年代初,系統全部采用電子管元件,邏輯運算與控制采用硬件電路完成。
第2代數控系統,始于50年代末,以晶體管元件和印刷電路板廣泛應用于數控系統為標志。
第3代數控系統,始于60年代中期,由于小規模集成電路的出現,其體積變小,功耗降低,可靠性提高,推動(dòng)了數控系統的進(jìn)一步發(fā)展。
2.計算機數控cnc階段經(jīng)歷了三代。
第4代數控系統,始于70年代,當首個(gè)采用小型計算機的cnc裝置在芝加哥展覽會(huì )上露面時(shí),標志著(zhù)cnc技術(shù)的問(wèn)世。
第5代數控系統,70年代后期,中、大規模集成電路技術(shù)取得巨大成就,促使價(jià)格低廉、體積更小、集成度更高、工作可靠的微處理器芯片產(chǎn)生,并逐步應用于數控系統。
第6代數控系統,始于90年代初,受通用微機技術(shù)飛速發(fā)展的影響,數控系統正朝著(zhù)以個(gè)人計算機(pc)為基礎,開(kāi)放化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化等方向進(jìn)一步發(fā)展。
二、數控機械的特點(diǎn)
數控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品,數控機床控制技術(shù)是集計算機及軟件技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)檢測技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)和精密機械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。
1.對加工對象的適應性強,可加工復雜形狀的零件表面。
在同一臺數控機床上,通過(guò)重新編制程序,可適應不同品種及尺寸工件的自動(dòng)加工,也可以加工復雜結構的單件、小批量生產(chǎn)及試制新產(chǎn)品,數控機床還能自動(dòng)加工精密復雜的表面(如螺旋表面)。
2.加工精度高,加工質(zhì)量穩定。
目前,數控機床控制的刀具和工作臺最小移動(dòng)量達0.0001mm,而且數控系統可自動(dòng)補償進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差,使數控機床達到很高的加工精度。此外,數控機床的制造精度高,其自動(dòng)加工方式避免生產(chǎn)者的人為操作誤差,產(chǎn)品合格率高,加工質(zhì)量穩定。
3.生產(chǎn)效率高。
由于數控機床結構剛性好,允許進(jìn)行大切削量的強力切削,提高了數控機床的切削效率,節省了機動(dòng)時(shí)間。因為數控機床的移動(dòng)部件的空行程運動(dòng)速度快,所以工件的裝夾時(shí)間、輔助時(shí)間比一般機床少。當在加工中心上進(jìn)行加工時(shí)一臺機床實(shí)現了多道工序的連續加工,生產(chǎn)效率提高明顯。
4.自動(dòng)化程度高,勞動(dòng)強度低。
數控機床對零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的,數控機床自動(dòng)化程度高,勞動(dòng)人員不需要進(jìn)行復雜的重復性手工操作,可大大減輕工人的勞動(dòng)強度和緊張程度,提高加工效率。
三、數控機床控制技術(shù)的發(fā)展前景
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,數控機床的發(fā)展越來(lái)越快,數控機床正朝著(zhù)高性能、高精度、高速度、高柔性化、模塊化和智能化方向發(fā)展。
1.高性能。
隨著(zhù)數控系統集成度的增強,數控機床實(shí)現多臺集中控制,甚至遠距離遙控。
2.高精度。
數控機床本身的精度和加工件的精度越來(lái)越高,而精度的保持性要好。
3.高速度。
數控機床各軸運行速度將大大加快。
4.高柔性。
數控機床的柔性化將向自動(dòng)化程度更高的方向發(fā)展,將管理、物流及各相應輔機集成柔性制造系統。
5.模塊化。
數控機床要縮短周期和降低成本,就必然向模塊化方向發(fā)展,這既有利于制造商又有利于客戶(hù)。
四、數控機床發(fā)展中存在的問(wèn)題
我國近幾年數控機床雖然發(fā)展較快,但與國際先進(jìn)水平還存在一定的差距,主要表現在以下方面。
1.核心零部件大量依靠進(jìn)口。
經(jīng)過(guò)近二十多年的技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收和創(chuàng )新,數控機床行業(yè)的發(fā)展令人矚目,國產(chǎn)數控機床功能部件的生產(chǎn)已經(jīng)具備一定的規模。但是,據機床工具工業(yè)協(xié)會(huì )提供的數據來(lái)看,近年來(lái)我國一直是世界機床第一消費國和第一進(jìn)口國。但是,機床行業(yè)迅速發(fā)展的背后,一個(gè)不能忽視的事實(shí)是,我國關(guān)鍵零部件生產(chǎn)依然受制于人,出現利潤不高、產(chǎn)品缺乏核心競爭力的局面。
2.產(chǎn)品水平不高。
首先,精度普遍不夠高,對于國產(chǎn)加工中心刀庫機械手、數控車(chē)床刀架,用戶(hù)不放心,定位精度,特別是重復定位精度有待提高。只有少數產(chǎn)品達到歐洲標準的定位精度;其次,高精度、靜剛度主機結構和整機性能開(kāi)發(fā)有差距;再次,產(chǎn)品在主軸轉速、快移速度、換刀速度、加速度等機床性能指標上與國外有較大差距。
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